La “foto” del buco nero

#BreakingNews Astronomers capture first image of a #BlackHole! @ESO @ALMAObs & APEX contributed to observations of gargantuan black hole at the heart of galaxy Messier 87.#RealBlackHole
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Press Release: https://t.co/HKGF6eG4ru
Credit: EHT Collaboration pic.twitter.com/MOqSNr2rxh

— ESO (@ESO) 10 aprile 2019

Ultimo aggiornamento: 2019/04/19 13:55.

Con grave ritardo raccolgo brevi precisazioni sulla notizia di qualche giorno fa riguardante la prima immagine di un buco nero: il risultato scientifico è assolutamente straordinario, ma non si tratta di una foto. Non è stata ottenuta puntando dei telescopi ottici, ma dei radiotelescopi, il cui segnale è stato elaborato per generare un’immagine equivalente tramite una tecnica denominata interferometria. La struttura è reale e la luminosità corrisponde all’intensità delle emissioni, ma la scelta dei colori è arbitraria. In altre parole, se potessimo guardare con i nostri occhi, non vedremmo necessariamente giallo, bianco e arancione, ma vedremmo comunque una struttura a ciambella, con un centro scuro e una porzione più luminosa rispetto alle altre.

Riporto qui un commento arrivato da Pgc, che è un esperto del settore e chiarisce la differenza fra foto e immagine e spiega perché non si può considerare questa immagine del buco nero come una foto:

[...] in interferometria astronomica devi SEMPRE calcolare, anche nel caso di un ricevitore ideale, una serie di integrali su tutti i dati per ottenere un'immagine. I dati acquisiti, se osservati, non hanno nulla a che vedere con l'immagine finale.

In tutte le altre situazioni citate quello che cambia è la frequenza, o la polarizzazione, ma c'è sempre una corrispondenza biunivoca tra pixel sulla sorgente e "pixel" sull'immagine. In interferometria bisogna invece calcolare un integrale pesato con una funzione esponenziale di tutti i dati acquisiti durante la misura (quello che si chiama una trasformata di Fourier, da cui il nome di "Fourier Transform imaging"). Una volta fatto questo bisogna applicare varie correzioni statistiche perché come si dice matematicamente, creare un immagine da dati interferometrici è un problema "ill-posed", ovvero mal posto, che in linguaggio matematico significa che le soluzioni possibili sono molteplici.

Questo mi pare che molti qui facciano fatica a capirlo, pensando che l'immagine del buco nero sia diversa dalle altre solo per dettagli come la frequenza. NO. Ripeto: non è così. Non si ha idea di quanti passaggi ed iterazioni sono necessari prima di ottenere un'immagine come quella mostrata! Per questo l'interferometria è una tecnica totalmente diversa da quella fotografica.

Direct imaging -> Foto
"Fourier Transform imaging" -> Immagine

Un altro equivoco comune è che si tratti del buco nero al centro della nostra galassia, la Via Lattea. In realtà si tratta di quello che sta al centro della galassia Messier 87, a 55 milioni di anni luce dalla Terra.

Il comunicato dell'ESO (anche in italiano) spiega bene tutta la questione ed è pieno di fonti e riferimenti. Lo stesso vale per Astrophysical Journal Letters.

Il funzionamento generale della rete di radiotelescopi e il senso dell’immagine sono spiegati in questo video, che chiarisce che l’immagine è acquisita raccogliendo le emissioni del buco nero intorno a 1,3 mm di lunghezza d’onda, fra gli infrarossi e le microonde.

Anche Physics World offre spiegazioni molto chiare; Nature ha pubblicato una miniguida informativa in video e un articolo di accompagnamento. Sempre su Nature, il fisico Davide Castelvecchi spiega la tecnica usata, con una grafica molto chiara.


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